2026届高三化学二轮复习 物质的分离、提纯与检验专题练习

2026届高三化学二轮复习 物质的分离、提纯与检验专题练习 1．我国化学家侯德榜发明的“联合制碱法”为世界制碱工业做出了巨大贡献。如图为联合制碱法的主要过程(部分物质已略去)。 资料：ⅰ.沉淀池中的反应为 ⅱ.各物质溶解度如下： 物质 溶解度 36.0 21.7 9.6 37.2 (1)①反应过程中先通入 ，这样可以充分吸收，提高的利用率。 ②物质X是 (填化学式)。 ③该制碱工业的副产品是 (填化学式)。 (2)下列说法错误的是 (填字母)。 A．沉淀池中有析出，因为一定条件下的溶解度最小 B．滤液中主要含有、和 C．设计循环的目的是提高原料的利用率 (3)某种天然碱的化学式为，取一定质量该天然碱溶于水，逐滴加入稀盐酸，溶液中的的物质的量与加入的物质的量关系如图所示。 ①该天然碱化学式中 。 ②点处溶液中 。 ③若点时溶液体积为，溶液中的浓度为 。 ④如图中所示，加入为时，总反应的离子方程式为 。 2．比亚迪电动汽车所使用的刀片电池，采用了磷酸亚铁锂(LiFePO4)材料。工业上以废旧磷酸亚铁锂正极片(该正极中还含有铝箔)为原料回收金属，以及电池再生技术的流程如图： 已知： ①LiFePO4难溶于水、强碱溶液，可溶于强酸溶液； ②FePO4难溶于水； ③Li2CO3在水中的溶解度很小，且溶解度随温度的升高而降低。 请回答下列问题： (1)“碱浸”工序得到滤液中主要存在的阴离子为 (填离子符号)。 (2)“氧化浸出”工序中，不同浓度的H2SO4溶液对Li、Fe元素的浸出率如下图。c(H2SO4)的范围应控制在___________(填字母)。 A．0.1～0.2 mol∙L−1 B．0.3～0.4 mol∙L−1 C．0.6～0.7 mol∙L−1 D．0.9～1.0 mol∙L−1 (3)“氧化浸出”工序中发生反应的离子方程式为 ，该过程中需控制温度不超过40℃，原因是 。 (4)进行“煅烧”工序之前，Li2CO3粗产品需要用 (填字母)洗涤多次。检验Li2CO3是否洗涤干净的操作、现象为 。 A．热水             B．冷水          C．稀H2SO4         D．Li2SO4溶液 (5)“煅烧”工序生成LiFePO4再生材料的同时会生成一种气体，理论上每生成15 mol该气体，该反应转移电子物质的量为 。 (6)比亚迪电动汽车所使用的刀片电池的工作原理为LixC6 + Li1−xFePO4C6 + LiFePO4，则充电时，阳极的电极反应式为 。 3．从粉煤灰(含等)中回收提取铝、锂、铁相关化合物的流程如下图所示： 已知：是酸性氧化物。 回答下列问题： (1)可以提高“酸浸”速率的方法有 (任写两条)。 (2)“滤渣”的主要成分是 (填化学式)。 (3)“滤液”中加入的氧化剂是，反应的离子方程式为 。 (4)“沉铝” (填“能”或“不能”)将足量换成足量盐酸，理由是 。 (5)与适量碳粉、在高温下可得到“能源新宠”磷酸亚铁锂，该反应的化学方程式为 ，生成的同时消耗还原剂 g。 (6)若该粉煤灰含的质量分数为30%，其他不含锂的杂质的质量分数为70%，则这种粉煤矿中锂的质量分数为 。 4．锂离子电池的应用很广，某锂离子电池正极材料有钴酸锂（）和铝箔等，现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源。 回答下列问题： (1)气体X是 （填化学式）。 (2)写出“碱浸”中发生反应的化学方程式： 。 (3)“酸浸”中试剂的作用是 。 (4)“萃取分离”中钴、锂的萃取率与平衡时溶液的关系如图所示，一般选择5左右，理由是 。 (5)“反萃取”的原理：，则反萃取剂是 （填化学式）。 (6)写出“沉钴”中发生反应的离子方程式： 。 (7)若“沉锂”前，加入等体积的溶液，此时实验所得沉锂率为 [已知；；结果保留三位有效数字]。 5．铝土矿是工业上制备金属铝的主要原料，其主要成分是，同时还含有。工业上可使用碱浸法提取铝土矿中的，其工业流程如图所示。根据图示信息，请回答下列问题(提示：不与稀盐酸反应)。 (1)操作I的名称是 ，写出溶液A中加入过量溶液生成溶液B的离子方程式： ，滤渣B的主要成分是 (填化学式)。 (2)写出溶液B中通入过量产生沉淀的离子方程式： ，该步骤中 (填“能”或“不能”)改用盐酸代替通入的，原因是 。 (3)实验室中进行煅烧时最适合用来盛放固体的实验仪器名称是 。 (4)用与C、在高温条件下反应可制取，每消耗碳单质，转移，反应的化学方程式是 。 6．绿矾()是治疗缺铁性贫血药品的重要成分，某化学兴趣小组利用工厂的废铁屑(主要成分为，还含有少量和)制备磁性胶体粒子、绿矾和净水剂的实验流程如图所示。 请回答下列问题。 (1)试剂X的化学式为 。 (2)固体C的化学名称为 。溶液D中加入溶液，无血红色产生，原因是 (用化学方程式表示)。 (3)为得到绿矾晶体，需要将溶液D倒入 (填仪器名称)中进行蒸发浓缩，冷却结晶。 (4)溶液D向溶液E转化过程中，发生反应的离子方程式为 。若D中含，则理论上加入 可使溶液E中铁元素恰好转化为胶体。 (5)由固体G生成的离子方程式为 。 7．是生产多晶硅的副产物。利用对废弃的锂电池正极材料进行氯化处理以回收、等金属，工艺路线如下： 回答下列问题： (1)中元素的化合价为 ，在元素周期表中的位置是 。 (2)已知烧渣是LiCl、CoCl2和SiO2的混合物，生成该混合物的化学方程式是 。 (3)“500℃焙烧”后剩余的应先除去，否则水浸会因与水剧烈反应生成硅酸和另一种酸而产生大量烟雾，写出与水反应的化学方程式 。 (4)已知滤饼2主要为，沉钴反应的离子方程式为 。 (5)鉴别洗净的“滤饼3”和固体中金属元素常用方法的名称是 。 (6)“850℃煅烧”时发生的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。 8．以铅精矿(含，等)为主要原料提取金属和的工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“热浸”时，难溶的和转化为和及单质硫。则溶解PbS的离子方程式为 。溶液中盐酸浓度不宜过大，除防止“热浸”时挥发外，另一目的是防止产生 (填化学式)。 (2)通过稀释、冷却将“过滤Ⅱ”得到PbCl2，请用平衡原理解释析出PbCl2的原因： 。 (3)“电解I”阳极产物是 ，用尾液吸收后在 操作单元工艺中循环使用。 (4)“置换”中可选用的试剂X为 则“置换”反应的离子方程式为 。 (5)“电解Ⅱ”中将富银铅泥制成电极板，用作 (填“阴极”或“阳极”)。 (6)尾液中含有的主要金属阳离子有 。 9．高铁酸钠和高铁酸钾具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。 I．工业上以菱铁矿[主要成分是，含少量(难溶于水)]为原料制备高铁酸钠的过程如图所示。 已知：只在碱性环境中稳定存在。 (1)中铁元素的化合价为 。 (2)粉碎菱铁矿的目的是 。 (3)操作1与操作2的名称均为 ，步骤②的目的是将氧化为，其离子方程式为 。 Ⅱ．实验室利用如图所示装置制备，并探究其性质。 已知具有下列性质：紫色固体，可溶于水，微溶于溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中与水反应快速产生，在的强碱性溶液中比较稳定；与水反应能产生胶体，可除去水中的悬浮物，有净水作用。 回答下列问题。 (4)A中制取的气体是 ，反应的化学方程式为 。 (5)B的作用是 。 (6)C采用冰水冷却的目的是 。C中得到紫色固体和溶液，C中发生的反应为①(将化学方程式补充完整)；② 。 (7)D中盛装的试剂除可选用溶液外，还可选用_______(填字母)。 A．溶液 B．溶液 C．溶液 D．澄清石灰水 (8)探究的性质：取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，经检验气体中含有。该现象 (“能”或“不能”)证明氧化了而产生，理由是 (用离子方程式表示)。 (9)与水反应的化学方程式为 。 10．硫铁矿(主要成分为FeS2，其中铁元素为+2价)是工业制硫酸的主要原料。硫铁矿烧渣中含有Fe2O3、Fe3O4、Al2O3等成分，可用于制备绿矾(FeSO4·7H2O)，流程示意图如下。 已知：不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH不同。 (1)FeS2在“煅烧”过程中，发生氧化反应的元素有 。 (2)“酸浸液”中主要的金属阳离子有Fe3+ 、Fe2+ 、Al3+，写出产生的反应：、 (写离子方程式)。 (3)补全“还原”过程的离子方程式： 。 Fe3+FeS2___________=___________SO___________ (4)“除铝”过程需严格控制溶液的用量，若NaOH溶液过量，可能发生的反应有 (用离子方程式表示)。 (5)“结晶”过程的步骤如下： 溶液 若未加入，加热时FeSO4溶液会产生黄色沉淀。经检验，黄色沉淀为Fe(OH)SO4。 ①检验黄色沉淀中的铁元素：取少量沉淀，洗涤， (填操作和现象)。 ②用离子方程式解释产生Fe(OH)SO4的原因： 。 (6)结合上述流程，从物质充分利用的角度，分析硫铁矿制H2SO4和FeSO4·7H2O的优势： 。 (7)测定制得产品的纯度(FeSO4·7H2O的质量与产品总质量的比值)。 称取一份质量为3.0 g的产品，配成溶液。用0.1 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积为20.00 mL。计算制得产品的纯度： 。(写出计算过程) 已知：滴定过程只发生Fe2＋和MnO4-的反应，且分别生成Fe3＋和Mn2＋。 11．铁及其化合物在日常生活中有广泛应用。 (1)绿矾是补血剂的原料，易变质。设计实验证明绿矾未完全变质： 。 (2)利用绿矾制备还原铁粉的工业流程如下。 ①“转化”在水溶液中进行，产生白色沉淀和无色无味气体。写出反应的离子方程式： 。 ②干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量在空气中被氧化为，该反应的化学方程式为 。 (3)铁盐与亚铁盐的相互转化。 实验I：将转化为。 ①与粉发生反应的离子方程式为 。 ②探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案。查阅资料： ⅰ．的化学性质与相似； ii．。 与反应的离子方程式为 。 实验Ⅱ：将转化为。 实验方案 现象 向溶液中加入1滴溶液；再通入 溶液颜色无明显变化；溶液变红，一段时间后红色消失 ③用离子方程式表示溶液变红的原因： 、。 ④探究红色消失的原因，继续查阅资料： iii．中C为价，N为价，可被强氧化剂氧化为和。用离子方程式表示红色消失的原因： 。 12．高铁酸钾是一种高效多功能的绿色消毒剂，某兴趣小组欲利用废铁屑(主要成分为，还含有少量和)制取高铁酸钾，其工艺流程图如图所示。 请回答下列问题。 (1)“滤渣”的主要成分为 。 (2)“操作1”所需的玻璃仪器包括 。 (3)加入饱和溶液时发生反应，试解释该反应能发生的原因： 。 (4)处理水时，不仅能杀菌消毒，还能形成 (填化学式)吸附水中的悬浮杂质而净化水。 (5)在碱性条件下稳定，在中性潮湿环境中会产生红褐色的物质，并释放出一种能使带火星的木条复燃的气体。试写出溶解在中性溶液中与水反应的离子方程式 。 (6)若生成的反应原理可表示为，当反应中转移电子总数约为时，生成的物质的量为 。 13．镓锗是重要的战略金属资源。丹霞冶炼厂以锌精矿(主要成分为ZnS，还含有铁、铜、镓和锗等金属硫化物)为原料制备Zn、Ga、Ge的工艺流程如图所示： 已知：①镓与铝同主族，化学性质相似。 ②该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示： 金属离子 Fe3+ Ga3+ Cu2+ 开始沉淀时的pH 2.5 3.5 5.3 沉淀完全时的pH 3.3 4.6 6.4 (1)“氧压浸出”时，ZnS发生反应的化学方程式是 。 (2)“滤渣I”的主要成分为 (填化学式)。 (3)“萃取”的原理为Mn+(水相)+nHA(有机相)MAn(有机相)+nH+(水相)(M为Cu或Ga)，则“反萃取”工序中的试剂X宜选用 (填化学式)。 (4)反萃取后的水溶液中含有Ga3+、Cu2+，“沉镓”时应控制溶液的pH范围为 。 (5)写出“碱溶”过程中发生反应的离子方程式 。 (6)砷化镓GaAs是一种重要的半导体材料，其晶体的立方体晶胞如图所示，设晶胞边长为apm，NA为阿伏加德罗常数的值，则晶胞的密度为 g/cm3(已知1pm=10-12m，用含a、NA字母表示)。 14．从水钴矿(主要含Co2O3及少量Fe2O3、Al2O3、MgO、SiO2、MnO、MnO2、CaO等杂质)中制备CoC2O42H2O的工艺如图。 已知：①电极电势的大小反映了氧化剂的氧化能力相对大小。 电极电势 S2O/SO Co3+/Co2+ H2O2/H2O Cl2/Cl- ClO-/Cl- Fe3+/Fe2+ I2/I- Eθ/V 2.01 1.92 1.78 1.36 0.81 0.77 0.53 ②该工艺条件下，金属离子沉淀情况的pH值如下表所示，沉淀完全视为金属离子浓度为10-5mol/L。 金属离子 Co3+ Co2+ Fe3+ Fe2+ Al3+ Mg2+ Mn2+ Ca2+ 开始沉淀 1.2 7.6 2.7 7.6 4.0 9.9 7.7 9.0 沉淀完全 2.4 9.2 3.7 9.6 5.2 13.2 9.8 11.0 根据题目所给信息，回答下列问题： (1)写出“浸出”过程中最主要的离子方程式 。“浸出”过程中的Na2SO3的物质的量不足可能会生成 ，污染环境。 (2)以下物质适合作“氧化”过程中氧化剂的是 (填序号) a．S2O        b．H2O2        c．ClO-        d．I2 (3)“调pH”过程的范围为 。 (4)若用R表示异辛基，萃取剂磷酸二异辛酯的结构式可写为，“萃取”过程后溶液中的Co2+采取六配位，以一种中性配分子的形式存在，试将这种分子的结构补充完整 。(不考虑立体异构) (5)“反萃取”过程添加的试剂M是 (写化学式)溶液。试剂M不宜过量，可能的原因是 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．(1) (2) (3) 2．(1)[Al(OH)4]－ (2)B (3) 2LiFePO4 + H2O2 + 2H+ = 2Li+ + 2FePO4 + 2H2O 防止H2O2大量分解，有利于提高FePO4的产率 (4) A 取少量最后一次洗涤液，先加入适量稀盐酸，再加入少量BaCl2溶液，若未生成白色沉淀，则证明Li2CO3已洗涤干净 (5)10 mol (6) 3．(1)搅拌、适当增大硫酸浓度、适当升温等 (2) (3) (4) 不能 如果换成足量盐酸，沉淀不完全 (5) 12 (6)14% 4．(1) (2) (3)作还原剂，将+3价的钴元素还原为+2价 (4)由图可知，为5时，钴萃取率较高，时，锂萃取率升高，故一般选择5左右进行萃取实验，钴、锂分离效果好 (5) (6) (7)95.8% 5．(1) 过滤 (2) 不能 若盐酸过量，沉淀会溶解 (3)坩埚 (4) 6．(1)溶液 (2) 铜 (3)蒸发皿 (4) (5) 7．(1) +3 第三周期ⅣA族 (2) (3)SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HCl (4) (5)焰色试验 (6)1:6 8．(1) PbS + 2Fe3+ + 4Cl- = [PbCl4]2- +2 Fe2+ + S H2S (2)，根据条件可推测该反应为放热反应，降低温度，平衡正向向移动，加水稀释Q<K， 平衡正向移动，PbCl2析出 (3) Cl2 热浸 (4)Pb + 2AgCl = [PbCl4]2- + 2Ag (5)阳极 (6)Na+、Fe2+ 9．(1)价 (2)增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率 (3) 过滤 (4) (5)除去中的 (6) 防止损失    3 (7)B (8) 不能 (9) 10．(1)Fe、S (2)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O (3)14Fe3++1FeS2+8H2O=15Fe2++2SO+16H+ (4)Al(OH)3+ OH-=[Al(OH)4]- (5) 加入适量稀盐酸溶解，再滴加硫氰化钾溶液，溶液变为血红色，说明沉淀中含有铁元素 4Fe2++O2+4SO+2H2O=4Fe(OH)SO4↓ (6)硫铁矿中的硫元素可以被充分利用，减少废物的产生，有利于硫元素转化为H2SO4和FeSO4·7H2O (7)0.927 11．(1)取样品溶于水，滴加酸性溶液，溶液褪色，则表示样品未完全变质 (2) (3) 12．(1)(或铜) (2)烧杯、漏斗、玻璃棒 (3)的溶解度比的溶解度小 (4) (5) (6)0.3 13．(1)2ZnS+O2+2H2SO4=2ZnSO4+2S+2H2O (2)Fe(OH)3 (3)H2SO4 (4)[4.6，5.3)或4.6~5.3或4.6≤pH≤5.3 (5)Ga(OH)3+OH―=[Ga(OH)4]― (6) 14．(1) Co2O3+SO+4H+=2Co2++SO+2H2O 氯气 (2)bc (3)5.2≤pH<7.6 (4) (5) H2SO4 磷酸二异辛酯在过量酸的作用下会水解为磷酸和异辛醇，失去萃取能力，无法循环使用 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$